Microfiltração, Ultrafiltração, Nanofiltração e Osmose Reversa no Tratamento de Água

As técnicas de filtração estão evoluindo constantemente e se modernizando devido ao uso de tecnologia avançada em novos equipamentos, que tem como objetivo reduzir custos e tempo de operação, facilitando e viabilizando processos de tratamento de água.

As membranas são meios filtrantes estruturados de diversos tipos de polímeros, tais como: PVDF (Difluoreto de Polivinilideno) , o PTFE (Politetrafluretileno), PES (Polietersulfona), PAN (Poliacrilonitrila), etc. Algumas ainda são de matérias inorgânicas. O que diferencia as membranas de filtros convencionais é o seu alto poder de retenção, devido à presença de poros de dimensões variadas. Estes poros servem tanto para separar partículas como para fracionar moléculas de diferentes massas molares.

Nível de Passagem de Diferentes Tipos de Membranas

O tamanho do poro determina qual o tipo de membrana selecionada, bem como suas aplicações e materiais retidos. Atualmente, existem as membranas de Microfiltração, Ultrafiltração, Nanofiltração e Osmose Reversa. Suas estruturas são denominadas placas planas, espirais, capilares e tubulares.

A Microfiltração (MF) é feita a baixa pressão com fluxo cruzado com membrana separadora de partículas coloidais e em suspensão na faixa de 10 – 0,1µM. É utilizada para a clarificação de caldo de fermentação e recuperação de biomassa.
A Ultra filtração (UF) é um processo de fracionamento utilizando pressões até 10 bar onde se concentram sólidos suspensos e solutos de alto peso molecular (maior que 1.000). O permeado ou filtrado contém solutos de baixo peso molecular orgânicos e sais. A UF é largamente utilizada para o fracionamento do leite e soro, fracionamento de proteínas, remoção de particulados, bactérias e a maioria dos vírus e coloides. Membranas de ultra filtração normalmente têm tamanhos de poros na faixa de 0,1 – 0,01µM.
A Nanofiltração (NF) é um processo usado quando a osmose reversa (RO) ou a ultra filtração(UF) não são a escolha ideal para a separação. NF pode executar aplicações de separação de desmineralização, remoção de cor e dessalinização.
A Osmose Reversa (RO) utiliza alta pressão e é usada para concentrar substâncias de baixo peso molecular em solução ou de águas residuais. Tem a habilidade de concentrar todos os sólidos dissolvidos e suspensos. O permeado contém uma concentração muito baixa de sólidos dissolvidos. A osmose reversa é amplamente utilizada na dessalinização da água do mar, desmineralização de água para uso industrial, abastecimento de caldeira, processos especiais e potabilização.
Resinas de Troca Iônica para abrandamento e retirada ou recuperação de cátions ou ânions específicos.

Microfiltração (MF)

Membrana de Microfiltração (MF)

Esse processo consiste em uma separação cross-flow de baixa pressão de partículas coloidais e sólidos suspensos na água a ser tratada. Além de reduzir a turbidez da água, a MF consegue reter uma pequena proporção de vírus, ou seja, somente aqueles que se agrupam em colônias de bactérias.

A MF atua como uma proteção das membranas de Nanofiltração e de Osmose Reversa, geralmente utilizadas para dessalinização e desmineralização de água, possibilitando assim o desempenho da vida útil das membranas MF e OR. A porosidade das membranas de microfiltração variam de 0,1 µm a 0,2 µm.

Imagens Microscópicas da Estrutura de uma Membrana MF

Aplicações

Nanofiltração

É um processo onde ocorre a difusão de certas soluções iônicas (tais como sódio e cloretos), predominantemente íons monovalentes, bem como água, se propaguem (a pressão osmótica passa a ter influência sobre o fluxo). A pressão de operação varia de 5 a 35 bar. A NF tem poder de remoção considerável, que atinge até mesmo Cálcio e Magnésio; todavia, não é tão eficiente da remoção de dessalinização deixando passar um pouco de cloro.

O diâmetro dos poros das membranas é da ordem de 0,001 µm. No processo de nanofiltração, a pressão osmótica do fluído passa a ter influência sobre a remoção das partículas encontradas ali. Serve como uma alternativa para a osmose reversa para dessalinização, quando não é considerada potável e aplicada em caldeiras.

Imagens Microscópicas da Estrutura de uma Membrana NF

Aplicações

Ultrafiltração

Este tipo de membrana é utilizado em pressões acima de 10 bar. É largamente empregada em fracionamento de leite e soro de leite, além de fracionamento proteico. Seus poros são tão pequenos que são classificados por estimativa de retenção molecular média e não pelo tamanho conhecido. Possui excelente eficiência na remoção de sólidos em suspensão, bactérias, vírus e outros patógenos.

O que distingue a Ultrafiltração da Osmose Reversa é o tamanho das partículas que são retidas pela membrana, além de suas características. A UF é microporosa enquanto que a OR é densa.

Imagens Microscópicas da Estrutura de uma Membrana UF

Aplicações

Osmose Reversa

Membrana de Osmose Reversa (OR)

É um processo que ocorre através de uma membrana semipermeável que retém o sal e componentes nocivos à saúde, permitindo apenas a passagem de água purificada. Também conhecida como Osmose Inversa, esta membrana apresenta poros menores, permitindo somente a passagem de micromoléculas, como a da água, por exemplo, ou seja, permeável para solvente e impermeável para solutos.

O sistema remove até 99% de cloreto de sódio, além de possuir quase a mesma eficácia para outros minerais presentes na água. Sempre vem acompanhado de outra membrana de pré-filtragem, para que sua vida útil dure e não haja rápida saturação.

Estrutura Microscópica de uma Membrana OR

Aplicações

Todas essas membranas possuem alta eficiência no tratamento de água. Atualmente, a membrana de ultrafiltração e a membrana de osmose reversa são a mais procurada e utilizada em processos de tratamento de água. “A Síntese Natural Ambiente possui dimensões variadas dessas membranas, atendendo assim a sistema de características diferentes.”